CN115210481A - 滚珠轴承用冠型保持架以及滚珠轴承 - Google Patents

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Abstract

柱部(12)形成为，包括一对爪部在内的末端部侧的外周面位于比主部(11)的外周面靠内径侧的位置。在保持架(10)的内径侧，在圆周方向的各柱部的位置分别分开地形成有从主部的轴向侧面遍及各柱部地在轴向上被切削而成的多个减重部。各减重部(20)形成为远离兜孔(13)的表面及柱部的形成于一对爪部(14)间的轴向外侧面。在将形成于柱部的轴向外侧面与减重部的内壁面之间的壁部(22)的轴向尺寸设为T1、将兜孔的底部处的主部的轴向尺寸设为T2时，T2＞T1。由此，即使在高速旋转时因离心力而变形的情况下，也不容易与其他部件接触，并且能够在通过轻量化而减小高速旋转时的离心力的同时确保规定的部位处的刚性而抑制高速旋转时的变形。

Description

滚珠轴承用冠型保持架以及滚珠轴承
技术领域
本发明涉及滚珠轴承用冠型保持架以及滚珠轴承，特别是涉及适用于高速马达的滚珠轴承用冠型保持架以及滚珠轴承。
背景技术
通常，为了支承各种旋转机械的旋转部分，使用图11所示那样的滚珠轴承1。滚珠轴承1具备：内圈3，其在外周面具有内圈滚道2；外圈5，其与内圈3同心地配置，且在内周面具有外圈滚道4；以及多个滚珠6，该多个滚珠6滚动自如地配置在内圈滚道2与外圈滚道4之间。各滚珠6由保持架100滚动自如地保持。另外，在外圈5的两端部内周面分别卡止有圆环状的防护板7、7的外周缘，通过防护板7、7来防止存在于轴承空间的润滑脂等润滑剂向外部泄漏、或者浮游于外部的尘埃进入轴承空间。另外，作为密封装置，也可以使用接触型的密封件来代替非接触型的防护板7、7。
如图12所示，保持架100使用塑料制的冠型保持架，具备圆环状的主部109和从主部109以在周向上隔着规定的间隔的方式沿着轴向突出的多个柱部110，在相邻的柱部110之间形成有用于保持滚珠6的球面形状的兜孔111。另外，在柱部110的末端部形成有相互隔开间隔地配置的一对爪部112、112，并且通过保持滚珠6，从而防止保持架100从外圈5与内圈3之间沿着轴向脱落。
这样的滚珠轴承所使用的保持架100若以高速使用，则因离心力而作用应力，爪部112、112向外径侧变形。其结果是，保持架100与外圈5、防护板7、7等其他部件接触，保持架100有可能磨损、破损。
在专利文献1所记载的保持架中，具备圆环状主部和从圆环状主部向轴向一侧突出的弹性片，通过在弹性片的外径面设置切除部，使弹性片的外径比圆环状主部的外径小。由此，避免弹性片在变形时与外圈、防护板接触。
另外，在专利文献2所记载的保持架中，具有环状的基部和从基部沿着轴向延伸的轴向部，轴向部的外径比基部的外径小，并且，在基部形成有与轴向部的凹部区域连通的沿着轴向贯通的孔。由此，减少了材料的量并抑制了高速旋转时诱发的半径方向上的变形。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-329045号公报
专利文献2：日本专利第5436204号公报
发明内容
发明欲解决的技术问题
然而，在专利文献1所记载的保持架中，作为柱部的弹性片的变形在高速旋转时有可能变大，需要进一步的改善。另外，在专利文献2所记载的保持架中，虽然实现了作为柱部的轴向部的轻量化，减小了高速旋转时的离心力，但由于在基部形成与轴向部的凹部区域连通的沿着轴向贯通的孔，该基部的刚性降低，在保持架变形方面是不利的。基部没有贯通的孔而相连的情况在保持架变形方面是有利的。另外，在任一个保持架中，为了轻量化，考虑使主部(基部)在兜孔的底部变薄，但存在高速旋转时保持架的应力增大、爪部的变形变大这样的问题。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种滚珠轴承用冠型保持架及滚珠轴承，即使在高速旋转时因离心力而变形的情况下也不容易与其他部件接触，并且能够在通过轻量化来减小高速旋转时的离心力的同时确保规定的部位处的刚性而抑制高速旋转时的变形。
用于解决问题的技术手段
本发明的上述目的通过下述结构实现。
(1)一种滚珠轴承用冠型保持架，具备：
圆环状的主部；以及
多个柱部，多个所述柱部从所述主部以在周向上隔着规定的间隔的方式沿着轴向突出，并且在所述柱部的末端部分别具有相互隔开间隔地配置的一对爪部，
在相邻的所述柱部之间形成有球面形状的兜孔，所述兜孔能够保持滚珠，
所述柱部形成为，包括一对所述爪部在内的末端部侧的外周面位于比所述主部的外周面靠内径侧的位置，
在所述保持架的内径侧，在圆周方向上方的各所述柱部的位置分别分开地形成有从所述主部的轴向侧面遍及各所述柱部地在轴向上被切削而成的多个减重部，
各所述减重部形成为远离所述兜孔的表面且远离形成于一对所述爪部之间的所述柱部的轴向外侧面，
在将形成于所述柱部的轴向外侧面与所述减重部的内壁面之间的壁部的轴向尺寸设为T1、将所述兜孔的底部处的所述主部的轴向尺寸设为T2时，T2＞T1。
(2)根据(1)所述的滚珠轴承用冠型保持架，
所述柱部的末端部侧的外周面在径向上位于距所述保持架的内周面为所述主部的径向厚度T的1/2的位置与距所述保持架的内周面为所述径向厚度T的3/4的位置之间。
(3)根据(1)或(2)所述的滚珠轴承用冠型保持架，
在将所述主部的径向厚度设为T时，T2＞T/4。
(4)根据(1)～(3)中任一项所述的滚珠轴承用冠型保持架，
所述柱部的末端部侧的外周面与所述主部的外周面通过凹状的曲面相连，所述曲面具有为所述主部的径向厚度T的25～55％的曲率半径。
(5)根据(1)～(4)中任一项所述的滚珠轴承用冠型保持架，
形成有所述减重部的所述柱部的径向最小厚度T3与所述壁部的轴向尺寸T1大致相等。
(6)根据(1)～(6)中任一项所述的滚珠轴承用冠型保持架，所述兜孔的入口直径为滚珠直径的90～95％。
(7)根据(1)～(6)中任一项所述的滚珠轴承用冠型保持架，所述兜孔的中心在轴向上穿过所述壁部。
(8)一种滚珠轴承，具备：外圈；内圈；多个滚珠，多个所述滚珠配置于所述外圈与内圈的滚道面之间；以及(1)～(7)中任一项所述的冠型保持架。
发明效果
根据本发明的滚珠轴承用冠型保持架以及滚珠轴承，即使在高速旋转时因离心力而变形的情况下，也不容易与其他部件接触，并且能够在通过轻量化来减小高速旋转时的离心力的同时确保规定的部位处的刚性来抑制高速旋转时的变形。
附图说明
图1是本发明的一实施方式所涉及的滚珠轴承用冠型保持架的立体图。
图2是图1的冠型保持架的主视图。
图3是图2的冠型保持架的沿III-III线的剖视图。
图4是图2的冠型保持架的沿IV-IV线的剖视图。
图5是本发明的变形例所涉及的滚珠轴承用冠型保持架的主视图。
图6是图5的冠型保持架的沿着VI-VI线的剖视图。
图7(a)是穿过比较例1的冠型保持架的兜孔中心的沿着轴向的剖视图，(b)是穿过比较例1的冠型保持架的柱部的圆周方向中间位置的沿着轴向的剖视图。
图8(a)是穿过比较例2的冠型保持架的兜孔中心的沿着轴向的剖视图，(b)是穿过比较例2的冠型保持架的柱部的圆周方向中间位置的沿着轴向的剖视图。
图9是表示实施例、比较例1及比较例2中的转速与保持架应力比的关系的图表。
图10是表示实施例、比较例1及比较例2中的转速与保持架爪部变形量比的关系的图表。
图11是表示组装有保持架的滚珠轴承的一例的剖视图。
图12是表示保持架的现有结构的一例的立体图。
符号说明
10 滚珠轴承用冠型保持架
11 圆环状的主部
12 柱部
13 兜孔
14 爪部
20 减重部
21、22 壁部
T 主部的径向厚度
T1 壁部的轴向尺寸
T2 兜孔的底部处的主部的轴向尺寸
T3 形成有减重部的柱部的径向最小厚度
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的一实施方式所涉及的滚珠轴承用冠型保持架以及滚珠轴承进行说明。
如图1所示，本实施方式的滚珠轴承用冠型保持架(以下，也称为“冠型保持架”或简称为“保持架”)10与图12所示的现有结构的保持架同样地适用于图11所示的滚珠轴承1。即，冠型保持架10具备：圆环状的主部11；和多个柱部12，该多个柱部12从该主部11以在周向上隔着规定的间隔的方式沿着轴向突出。在相邻的柱部12之间形成有球面形状的兜孔13，该兜孔13能够保持滚珠6(参照图4)。另外，在柱部12的末端部设置有一对爪部14、14，该一对爪部14、14相互隔开间隔地配置且形成兜孔13的开口部侧。
冠型保持架10例如由聚酰胺树脂、聚缩醛树脂、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚酰亚胺等合成树脂材料构成，通过注塑成型来制造。需要说明的是，在树脂材料中，也可以添加玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维等作为强化材料。
另外，如图2～图4所示，在冠型保持架10中，柱部12形成为，包括一对爪部14的末端部侧的外周面12a位于比主部11的外周面11a靠内径侧的位置。即，如图2所示，将各柱部12的末端部侧的外周面12a连结的假想圆C的直径D2比主部11的外周面11a的外径D1小。
另外，如图4所示，在柱部12中，末端部侧的外周面12a在轴向上延伸至比兜孔13的中心O靠主部11侧，并利用凹状的曲面12b而与主部11的外周面11a之间相连。该凹状的曲面12b具有为主部11的径向厚度T的25～55％的曲率半径。这样，凹状的曲面12b具有为主部11的径向厚度T的55％以下的曲率半径，由此能够抑制柱部12的体积，抑制由离心力引起的保持架10变形的效果好。
具体而言，柱部12的末端部侧的外周面12a在径向上位于距保持架10的内周面为主部11的径向厚度T的1/2的位置与距保持架10的内周面为该径向厚度T的3/4的位置之间。另外，在本实施方式中，末端部侧的外周面12a位于距保持架10的内周面为主部11的径向厚度T的1/2的位置、即位于滚珠6的节圆直径PCD上。
另外，在冠型保持架10的内径侧，在圆周方向上的各柱部12的位置上，分别分开地形成有从主部11的轴向外侧面11b遍及各柱部12地在轴向上被切削而成的多个减重部20。多个减重部20形成为：在内径侧以及主部11的轴向外侧面11b侧开口，另一方面，远离兜孔13的表面以及形成于一对爪部14、14之间的柱部12的轴向外侧面12c。并且，在兜孔13的表面与减重部20的内壁面20a之间、以及柱部12的末端部侧的轴向外侧面12c与减重部20的内壁面20a之间分别形成有壁部21、22。
需要说明的是，包括壁部21、22在内的除减重部20以外的主部11以及柱部12的内周面构成内径D3的保持架10的内周面(参照图2)。
另外，减重部20以圆周方向宽度从主部11的轴向外侧面11b遍及各柱部12地逐渐变小的方式形成为大致扇形状。而且，减重部20以在其内周面与柱部12的末端部侧的外周面12a之间被规定的柱部12的径向最小厚度T3在整个圆周方向上成为相同的厚度尺寸的方式以相同的深度被切削。
在此，参照图3以及图4，在将形成于柱部12的末端部侧的轴向外侧面12c与减重部20的内壁面20a之间的壁部22的轴向尺寸(厚度)设为T1、将兜孔13的底部处的主部11的轴向尺寸(以下，也称为“底厚度”)设为T2时，设计为T2＞T1。由此，能够充分确保底厚度T2，降低离心力作用时的保持架应力，另外，能够将壁部22的轴向尺寸T1减薄至在注塑成型上不产生问题的厚度，实现轻量化，并且抑制高速旋转时的向圆周方向的变形。
另外，在本实施方式中，底厚度T2相对于主部11的径向厚度T具有T2＞T/4的关系，因此能够进一步充分地确保底厚度T2，降低离心力作用时的保持架应力。
另外，形成有减重部20的柱部12的径向最小厚度T3被设计为与壁部22的轴向尺寸T1大致相等，以避免在注塑成型上产生问题。由此，使柱部12的径向最小厚度T3尽可能薄，实现保持架10的轻量化。
此外，兜孔13的中心O形成为在轴向上穿过壁部22，因此在高速旋转时，保持架10不易从滚珠6脱落。特别是，在本实施方式中，兜孔13的中心O在轴向上与壁部22的轴向外侧面12c一致。
另外，滚珠6的节圆直径PCD的位置处的兜孔13的入口直径e为滚珠直径的90～95％，减小该入口直径e，防止由于保持架10的脱落而引起的与防护板7、密封部件的接触。通常，由于爪部14的厚度较厚，因此若减小入口直径e，则在注塑成型时的脱模、向滚珠6的组装时可能会发生爪部14的变白、破损，但通过使爪部14的厚度变薄，从而即使减小入口直径e，也容易将滚珠6放入兜孔13内，从而消除上述担忧。
根据这样构成的本实施方式的冠型保持架10，柱部12形成为，包括一对爪部14、14在内的末端部侧的外周面12a位于比主部11的外周面11a靠内径侧的位置，因此能够抑制由离心力引起的变形，即使在高速旋转时因离心力而变形的情况下，也难以与其他部件接触。
另外，在保持架10的内径侧，在圆周方向上的各柱部12的位置，分别分开地形成有从主部11的轴向侧面遍及各柱部12地在轴向上被切削而成的多个减重部20，因此能够通过轻量化来减小高速旋转时的离心力。
并且，在柱部12的末端部侧的轴向外侧面12c与减重部20的内壁面20a之间形成壁部22，另外，使兜孔13的底部处的主部11的轴向尺寸T2比壁部22的轴向尺寸T1厚，因此能够确保主部11的构成兜孔13底部的部分处的刚性而抑制高速旋转时的变形。另外，通过在柱部12的末端部侧的轴向外侧面12c与减重部20的内壁面20a之间残留壁部22，从而能够抑制高速旋转时的向圆周方向的变形。
另外，本发明并不限于上述实施方式，可进行适当的变更和改良等。
例如，图5所示的变形例的冠型保持架10a在外径侧的形状上与第一实施方式不同。具体而言，在柱部12的末端部侧的外周面12a与主部11的外周面11a之间形成有沿着径向延伸的主部11的轴向侧面11c，柱部12的末端部侧的外周面12a与主部11的轴向侧面11c之间通过凹状的曲面12d连接。此外，在该变形例中，主部11的轴向侧面11c在轴向上设置于从兜孔13的槽底稍微靠爪部侧的位置。
在该情况下，冠型保持架10a与上述实施方式相比能够进一步轻量化。
其他结构与上述实施方式的冠型保持架10的结构相同。
实施例
在此，使用具有图1所示的结构的实施例的冠型保持架10、图7所示的比较例1的冠型保持架10a、以及图8所示的比较例2的冠型保持架10b，对转速与保持架应力比的关系、以及转速与保持架爪部变形量比的关系进行了分析。
比较例1是为了保持架10a的轻量化而将兜孔13的底厚度减薄至在注塑成型中没有问题的厚度的规格。相对于比较例1，比较例2是为了提高保持架10b的刚性而将兜孔13的底厚度增厚至不与密封部件接触的厚度的规格。另外，在比较例1及2中，在保持架10a、10b的径向中间部，在圆周方向上的各柱部12的位置，分别形成有从主部11的轴向侧面遍及各柱部12地在轴向上被切削而成的减重部23。表1分别用比来表示在以比较例1的底厚度T2和重量为基准的情况下实施例1和比较例2的底厚度T2和重量。
另外，图9以及图10分别表示各保持架中的转速与保持架应力比的关系、以及转速与保持架爪部变形量比的关系。另外，保持架应力比和保持架爪部变形量比用以比较例1的保持架10a的10000rpm时的各值为1的情况下的比率来表示。
[表1]
比较例1 比较例2 实施例
底厚度比(以比较例1为基准) 1 1.6 1.6
重量比(以比较例1为基准) 1 1.14 0.8
在比较例1中，高速旋转时的保持架的应力相对于比较例2及实施例显著增加，因此爪部的变形也变大。其结果可知，为了轻量化而减小底厚度不利于高速旋转。
另一方面，可知相对于比较例1、2，在通过在柱部12的末端部侧残留壁部22而形成减重部20来实现轻量化的实施例中，应力、变形量均能够大幅减少。另外，可知通过使壁部22的厚度T1减小至在注塑成型上不产生问题的程度而实现轻量化、使兜孔13的底厚度比壁部22的厚度T1厚这样的协同效果，能够使应力、变形量都大幅减少。
需要说明的是，本申请基于2020年3月3日申请的日本专利申请(日本特愿2020-035971)，其内容在本申请中作为参照而引用。

Claims (8)

1.一种滚珠轴承用冠型保持架，其特征在于，具备：
圆环状的主部；以及
多个柱部，多个所述柱部从所述主部以在周向上隔着规定的间隔的方式沿着轴向突出，并且在所述柱部的末端部分别具有相互隔开间隔地配置的一对爪部，
在相邻的所述柱部之间形成有球面形状的兜孔，所述兜孔能够保持滚珠，
所述柱部形成为，包括一对所述爪部在内的末端部侧的外周面位于比所述主部的外周面靠内径侧的位置，
在所述保持架的内径侧，在圆周方向上的各所述柱部的位置，分别分开地形成有从所述主部的轴向侧面遍及各所述柱部地在轴向上被切削而成的多个减重部，
各所述减重部形成为远离所述兜孔的表面且远离形成于一对所述爪部之间的所述柱部的轴向外侧面，
在将形成于所述柱部的轴向外侧面与所述减重部的内壁面之间的壁部的轴向尺寸设为T1、将所述兜孔的底部处的所述主部的轴向尺寸设为T2时，T2＞T1。
2.根据权利要求1所述的滚珠轴承用冠型保持架，其特征在于，
所述柱部的末端部侧的外周面在径向上位于距所述保持架的内周面为所述主部的径向厚度T的1/2的位置与距所述保持架的内周面为所述径向厚度T的3/4的位置之间。
3.根据权利要求1或2所述的滚珠轴承用冠型保持架，其特征在于，
在将所述主部的径向厚度设为T时，T2＞T/4。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的滚珠轴承用冠型保持架，其特征在于，
所述柱部的末端部侧的外周面与所述主部的外周面通过凹状的曲面相连，所述曲面具有为所述主部的径向厚度T的25～55％的曲率半径。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的滚珠轴承用冠型保持架，其特征在于，
形成有所述减重部的所述柱部的径向最小厚度T3与所述壁部的轴向尺寸T1大致相等。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的滚珠轴承用冠型保持架，其特征在于，
所述兜孔的入口直径为滚珠直径的90～95％。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的滚珠轴承用冠型保持架，其特征在于，
所述兜孔的中心在轴向上穿过所述壁部。
8.一种滚珠轴承，其特征在于，具备：
外圈；
内圈；
多个滚珠，多个所述滚珠配置于所述外圈与内圈的滚道面之间；以及
权利要求1～7中任一项所述的冠型保持架。
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